Синусно-косинусный датчик угла Советский патент 1979 года по МПК H02K24/00 

Изобретение относится к электрическим маншнам малой мощности и может быть использовано в системах автоматики и вы-, числительной техники в качестве преобразователя перемещений в электрический сигнал.

Известен синусно-косинусный датчик угла, содержащий два соосно расположенных диска, на обран1,енных поверхностях которых размещены печатные обмотки, выполненные в виде радиальных токопроводящих прободникОв, соединенных между собой последовательно. На одном диске проводники обмотки выполнены равной длины и уложены с шагом, равным 71/Z, . На другом диске проводники разделены на секции, число которых рав-но N 2(Zi-Zi ). Проводники в каждой секции распределены с щагом, раъным5Т/7г. Диаметрально расположенные секции этой обмотки соединены между собой последовательно, образуя две квадратурные обмотки 1J.

Известный датчик является наиболее близким к изобретению по технической сущности и рещаемой задаче.

Недостатком известного датчика является наличие в выходном сигнале датчика слагаемых, зависящих от высщих гармоник обмоток датчика, что приводит к несинусоидальности выходного сигнала датчика, т. е. к снижению точности преобразования перемещений в электрический сигнал.

Цель изобретения - повышение точности за счет исключения высших гармонических составляющих из кривой выходного напряжения датчика.

Указанная цель обеспечивается тем, что проводники каждой секции квадратурных обмоток выполнены разной длины в соответствии с соотнощением

i Uo,.(Z2-Z, ), где 1; - длина единичного проводника секций;

Imqx- максимальная длина проводника секции, определяемого соотнощением

1;

b - длина проводника обмотки другого диска;

TJI , Zi - половины чисел проводника обмоток датчика;

номер проводника в секции, i 1,2..

На фиг. 1 представлена конструкция одного диска; на фиг. 2 - конструкция другого диска; на фиг. 3, 4 - пространственные гармонические составляющие выходного напряжения датчика.

Датчик содержит -диск ротора 1, на поверхности которого печатным способом нанесена обмотка 2, состоящая из. 2Z| радиальных токопроводящих проводников равюй длины, соединенных между собой последовательно по волновой схеме и распределенных с щагом, равным Ь jjom 7t/Z| (фиг. 1).

На диске статора 3 (фиг. 2), на поверхности, обращенной к обмотке ротора, нанесены печатным способом проводники другой обмотки 4. Обмотка разделена на секции, число которых равно N 2(Zj-Z, ). Каждая секция содержит Zil(Z),-Zj) чисел проводников разной длины, соединенных между собой последовательно. Проводники каждой секции выполнены разной длины в соответствии с соотношением:

U lmoxSin -fjZi-Z,)i.

Проводники в каждой секции располо :ены с щагом, равным JL/Z. Диаметрально противоположно расположенные секции обмотки статора соединены между собой, образуя две квадратурные обмотки - синусную и косинусную. Соседние проводники двух последовательно расположённых секций каждой квадратурной обмотки смещены друг относительно друга на угол, равный двойному угловому шагу проводников ротора.

Вследствие выполнения радиальньгх пластин обмотки статора разной длины в пространственной периодической функции плотности тока все пространственные гармоники ограничиваются .цилиндрической поверхностью YOX (фиг. 3), которая в месте пересечения с плоскостью образует линию, описываемую уравнением

U Uaxsin -J(Z2/-Z,)iI. в этом случае графическое представление первой (рабочей) низкочастотной гармоники, второй, третьей и т. д. имеет вид, представленный на фиг. 4 а,б, причем период первой низкочастотной гармоники и период повторения поверхнЬсти (фиг. 4) по оси ОХ равны друг другу.

Так как выходной сигнал датчика равен сумме слагаемых, образованных при интегрировании всех пространственных гармоник

датчика в пределах периода первой низкочастотной гармоники, то из фиг. 4 а,б следует, что в выходном сигнале датчика будет присутствовать составляющая, зависящая только от первой низкочастотной гармоники. Составляющие выходных сигналов, зависящие от всех остальных пространственных гармоник, будут равны нулю, так как сумма двух интегралов (фиг. 4 а) для каждой из высокочастотных гармоник в пределах

периода одной секции равна нулю.

Таким образом, благодаря выполнению радиальных пластин секций статорной обмотки разной длины повышается точность преобразования датчика путем исключения погрещностей, обусловленных наличием высших пространственных гармоник. ,

Формула изобретения

Синусно-косинусный датчик угла, содержащий соосно установленные диски, на обращенных поверхностях которых расположены печатные обмотки, выполненные в 5 виде радиальных токопроводящих проводников, соединенных между собой последовательно, причем проводники обмотки одного диска выполнены равной длины и уложены с шагом, равным 5I/Zi , а обмотка другого диска разделена на секции, число которых равно N 2(( ), диаметрально противоположные секции указанной обмотки соединены между собой, образуя две квадратурные обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем исключения влияния высших гармонических составляюших в кривой выходного напряжения, проводники секций квадратурных обмоток выполнены разной длины в соответствии с соотношением

U ln.orSin -§ (Zz-Z, )i, где i- длина единичного проводника секции;

максимальная длина проводника, определяемая из соотношения -tjg« -4-l;

b - длина проводника обмотки друго5 го диска; ,

Z,, 2 - половины чисел проводников обмоток, расположенных на разных дисках;

i - номер проводника в секции, i 1,2... .j

i г .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бычатин Д. А. и др. Поворотный индуктосин. М.-Л., «Энергия, 1969, с. 7-13.